Oxygen control in an activated sludge reactor with membrane filtration for municipal wastewater treatment

This thesis work was carried out in collaboration with the ASM company of Mortara which manages a plant purification of liquid industrial waste using activated sludge. Specifically, the project consists of one preliminary study for the synthesis of a controller that improves the performance of the system in terms of control of oxygen consumption. The work involved several stages. Initially a simplified model of the plant based was defined on physical models. The proposed model was identified using real data. Although the model identified has not produced excellent performance to be considered a simulator, these have been still considered sufficient for a feasibility study as the behavior is in line with what the theory predicts. We then proceeded to synthesize different regulators (P, PI and PID) and compare their performance with those of the controller currently in use in the face of inputs in the plant working point. The comparison showed a slight reduction in consumption but a significant reduction in oscillations of the input signal. The latter result is particularly appreciable as it increases life of the actuator.

Controllo dell'ossigeno in un reattore a fanghi attivi con filtrazione a membrana per il trattamento delle acque reflue urbane. Questo lavoro di tesi è stato svolto in collaborazione con l’azienda ASM di Mortara che gestisce un impianto di depurazione di rifiuti industriali liquidi medianti fanghi attivi. Nello specifico il progetto consiste in uno studio preliminare per la sintesi di un controllore che migliori le prestazioni dell’impianto in termini di controllo del consumo dell’ossigeno. Il lavoro ha interessato diverse fasi. Inizialmente si è definito un modello semplificato dell’impianto basato su modelli fisici. Il modello proposto è stato identificato utilizzando dati reali. Sebbene il modello identificato non abbia prodotto prestazioni eccellenti da essere ritenuto un simulatore, queste sono state ritenute comunque sufficienti per uno studio di fattibilità in quanto il comportamento è in linea con quanto la teoria prevede. Si è poi proceduto alla sintesi di diversi regolatori (P, PI e PID) e ne si sono confrontate le prestazioni con quelle del controllore attualmente in uso a fronte di ingressi nel punto di lavoro dell’impianto. Il confronto ha mostrato una leggera riduzione dei consumi ma una significativa riduzione delle oscillazioni del segnale di ingresso. Quest’ultimo risultato è particolarmente apprezzabile in quanto aumenta la vita dell’attuatore.